Dans de nombreux pays développés, il semble y avoir un consensus sur la construction d'une grande quantité d’éoliennes et de panneaux solaires. Dans ce contexte, pourquoi utiliser le nucléaire ? Pourquoi ne pas simplement changer pour une production d'électricité 100% renouvelable ? Dans mes articles précédents, j'ai expliqué pourquoi l'énergie nucléaire est sûre et pourquoi elle est durable, mais je n'ai pas donné de raisons positives de l'utiliser à la place des énergies renouvelables. C'est l’objet de cet article.
Absence de conflit d’intérêt : L’auteur de cet article et ce blog ne reçoivent aucun financement de l’industrie nucléaire, ni n’ont d’intérêts financiers dans cette industrie.
Des prix comparables
L'énergie nucléaire est-elle chère ? Selon le GIEC, le coût de l'énergie nucléaire est d'environ 100 $/MWh, ce qui est supérieur à celui du charbon (80 $/MWh), mais si le prix du CO2 (taxe carbone ou système d’échange de permis de polluer) est de 100 $ par tonne ou plus, le charbon devient plus cher (150 $/MWh) que l'énergie nucléaire. Cela montre clairement que l'énergie nucléaire est intéressante dans un contexte où nous voulons agir contre le réchauffement climatique. Sinon, le charbon est nettement moins cher, ce qui explique pourquoi c'est le moyen le plus utilisé pour produire de l'électricité (40% de la production mondiale).
Comment l'énergie nucléaire se compare-t-elle avec les énergies renouvelables? Le solaire photovoltaïque est plus cher (160 $/MWh) que l'énergie nucléaire, mais l'éolien est moins cher (80 $/MWh). On pourrait malgré tout noter que le coût des cellules solaires diminue rapidement et donc que ces données pourraient devenir obsolètes. Dans l'ensemble, le fait que le nucléaire soit moins cher que l'éolien ou le solaire dépend beaucoup de la technologie et de l'endroit où ces moyens de production sont déployés.
Cependant, tous ces prix correspondent au coût brut de production d'électricité, mais ne prennent pas en compte si l'électricité est produite au moment où on en a besoin. Ils ne nous disent rien sur le coût de production de toute l'électricité d'un pays avec des énergies renouvelables. Nous expliquons pourquoi dans la section suivante.
Sources d'énergie pilotables et intermittentes
Il y a quelque chose de gênant avec l'électricité : elle ne peut pas être stockée dans des conteneurs comme le pétrole ou le charbon. Par conséquent, chaque minute, la production doit correspondre exactement à la consommation. Si la production est trop faible, les turbines des centrales électriques commencent à ralentir et, si rien n'est fait, elles finissent par s'arrêter, provoquant une panne générale du réseau électrique (qui sont de vastes zones comme la moitié des États-Unis ou toute l'Europe continentale). En pratique, les responsables des réseaux électriques sacrifient certains consommateurs en coupant leur alimentation pour éviter que l'ensemble du réseau électrique ne tombe en panne.
Quel rapport avec les énergies renouvelables ? Il existe essentiellement deux types de sources d'énergie. Certaines sont pilotables, ce qui signifie que nous pouvons décider d'ajuster la quantité d'électricité qu'elles produisent ; c'est le cas des centrales à charbon ou gaz, des centrales nucléaires et de l'hydroélectricité. Les autres moyens de production sont intermittents, ce qui signifie que leur production varie au cours du temps pour des raisons qui échappent à notre volonté. C'est le cas de l'énergie éolienne et solaire, qui sont affectées par la présence de vent dans le premier cas et par l'heure et les conditions météorologiques pour le second.
La question difficile est alors : si nous voulons produire toute notre électricité à partir de sources renouvelables, que faire quand il n’y a ni soleil ni vent ? Une solution est d'utiliser l'hydroélectricité, mais cela n'est possible que si le pays dispose d'un énorme potentiel d'énergie hydroélectrique avec des rivières et des lacs. C'est ainsi que la Norvège et le Québec (province du Canada) produisent presque toute leur électricité avec des sources renouvelables. Cependant, cette solution ne peut pas être reproduite dans la plupart des pays.
L'énergie nucléaire, en revanche, est capable de produire de l'électricité de manière fiable sans variations incontrôlées. Certains grands territoires produisent déjà avec succès une grande partie de leur électricité grâce au nucléaire, par exemple 75% en France et 60% en Ontario (province du Canada).
Stocker l'électricité ?
Les partisans d'un mix électrique entièrement renouvelable disent généralement qu'un tel mix est possible car nous pouvons utiliser de nouvelles technologies pour stocker l'électricité et adapter la demande. Parlons d'abord du stockage. En ce qui concerne les technologies de stockage, une solution déjà opérationnelle au niveau industriel consiste à utiliser des STEP (Station de Transfert d'Energie par Pompage). Il s’agit d’utiliser l’électricité non consommée pour alimenter des pompes qui remettent l'eau derrière des barrages déjà utilisés pour produire de l'électricité. Cette technique fonctionne bien mais est limitée aux endroits où les barrages peuvent être construits (comme avec l'hydroélectricité).
Une autre solution consiste à utiliser le power to gas, c'est-à-dire à synthétiser du gaz en utilisant l'électricité, puis à brûler le gaz pour récupérer l'électricité. Cependant, plus de la moitié de l'énergie est perdue dans le processus, ce qui signifie qu’il faut produire au moins deux fois plus d'électricité au départ. De plus, cette technologie n'est pas encore utilisée à une échelle industrielle, on peut donc se demander si elle peut vraiment être déployée à grande échelle rapidement à un prix acceptable.
Enfin, même si nous réussissons à stocker de l'électricité à grande échelle, cela signifie que nous devons produire beaucoup plus d'électricité lorsque nous le pouvons. Lorsqu'il y a du vent et du soleil, il faut produire l'électricité qui est directement utilisée, mais aussi l'électricité qui est stockée et l'électricité qui est perdue dans le processus de stockage. Cela signifie que nous devons surdimensionner la capacité de production en construisant beaucoup plus d'éoliennes et de panneaux solaires.
Tout cela a une implication importante. Lorsque nous disons que le prix de l'énergie nucléaire est comparable à celui des énergies renouvelables, ce n’est que le prix « brut » de l'électricité renouvelable. Mais lorsque l'on compare un système complet composé principalement d'énergie nucléaire avec un système utilisant principalement des énergies renouvelables, ce que nous devons comparer est le coût de l'énergie nucléaire contre :
(coût des énergies renouvelables ⨉ facteur de surdimensionnement) + coût des systèmes de stockage
Pour résumer:
Nous ne savons pas si le stockage d’électricité peut marcher à grande échelle
Même si c’est possible, cela représente un coût important
Adapter la consommation ?
Les partisans d'un mix électrique entièrement renouvelable disent également que les gens pourraient adapter leur consommation d'électricité à la production. Techniquement, c'est possible. Mais la question est de savoir si c’est ce que nous voulons en tant que société ? Ou peut-être que vous êtes prêt à faire ce sacrifice, mais est-ce le cas de la majorité de la population ? En pratique, cela signifie éteindre un grand nombre d'appareils électriques non critiques s’il n'y a pas assez de vent et de soleil. Cela implique probablement un moyen de forcer les gens à couper ces appareils (avec des prix de l'électricité très élevés par exemple, ou par la déconnexion pure et simple). Cela pourrait être très mauvais pour l'économie, et pourrait être considéré comme inacceptable par la plupart des gens.
Le choix que nous devons faire
Dans le schéma ci-dessous, j'ai résumé les différents scénarios possibles pour produire notre électricité:
Utiliser l'énergie nucléaire pour produire une grande partie de l'électricité, avec une certaine production renouvelable. Les centrales nucléaires et hydrauliques permettent de produire plus d'électricité lorsqu'il n'y a pas assez de vent et de soleil.
Utiliser uniquement des énergies renouvelables, mais cela nécessite de restreindre la consommation d'électricité lorsque la production est trop faible, ce qui sera mauvais pour notre économie et nécessitera des sacrifices dans notre mode de vie.
Compléter les énergies renouvelables par des énergies fossiles. C'est facile car on peut simplement brûler du charbon et du gaz lorsqu’il n'y a pas assez de vent ou de soleil. Mais cela signifie que la production électrique continuera à émettre beaucoup de CO2.
Pour le moment, les gens ne se sont pas encore rendu compte de ce que signifie un mix 100% renouvelable, car la plupart des pays développés sont en train de faire la transition de « énergies fossiles principalement » à « renouvelables + fossiles » qui est une cible facile (la France est une exception parmi les pays développés car elle est déjà plutôt dans la case « renouvelables + nucléaires »). Mais comment va-t-on faire à long terme ?
Personnellement, j'ai le sentiment que les gens ne sont pas prêts à faire d'énormes sacrifices. Il y a des changements faciles que l’on peut faire pour réduire le réchauffement climatique, comme manger moins de viande, acheter des voitures plus petites, remplacer moins souvent les téléphones, recycler plus, etc. Mais je ne pense pas que les gens accepteraient d'énormes contraintes comme ne plus pouvoir utiliser de l'électricité à la demande. Les écologistes sont probablement honnêtes lorsqu'ils préconisent une production entièrement renouvelable, car ils sont prêts à faire des sacrifices importants. Mais nous avons besoin d'une solution que toute la population puisse accepter. Mon intuition est que, lorsque le ratio d'énergies renouvelables deviendra suffisamment élevé pour que des sacrifices deviennent nécessaires, les gens rejetteront le changement et nous serons bloqués dans le scénario « énergies renouvelables + énergies fossiles », avec entre 25% et 50% d'électricité encore produite à partir de sources fossiles.
Mais si nous utilisons l'énergie nucléaire, parvenir à un mix électrique entièrement décarboné devient possible dans tous les pays industrialisés, même avec la technologie actuelle et sans changement dans la façon dont nous utilisons l'électricité. Un mix électrique propre est la clé de bien d'autres changements car beaucoup d'entre eux reposent sur une utilisation plus fréquente de l’électricité : voitures électriques, voitures à hydrogène (l'hydrogène est produit avec de l'électricité), chauffage et climatisation par pompes à chaleur. Et ce sont là des problèmes « faciles » ! Pour certains autres secteurs émetteurs de gaz à effet de serre, nous ne savons juste pas encore quoi faire. Nous ne savons pas comment propulser des avions sans pétrole, comment éviter d'émettre du CO2 lors de la fabrication de ciment, ou comment produire suffisamment de nourriture sans engrais. Mais nous pouvons supprimer les émissions de CO2 de la production d’électricité dès maintenant, alors faisons-le !